薄板焊接变形的控制与矫正策略

薄板焊接变形的控制与矫正策略

王迎斌

中车大同电力机车有限公司 车体分厂    山西大同    037000

摘要:焊接是一种重要的金属加工技术，在工业生产中有着广泛的应用，但薄板焊接容易产生较大变形，影响构件的几何形状，影响构件的使用性能和使用寿命。薄板焊接变形控制与矫正的研究和应用是当前我国焊接行业面临的重要问题。本文从薄板焊接变形的产生原因入手，分析了焊接变形的控制和矫正方法，并对薄板焊接变形控制与矫正提出了相关建议。

关键词:薄板焊接；变形控制；矫正策略

薄板是指厚度小于5mm的金属板材，而在机械制造中通常采用厚度为6-12mm的薄板作为加工对象，其具有质量轻、刚性好、强度高等特点。但是在薄板焊接过程中容易出现变形问题，严重影响了构件的几何形状和使用性能。矫正法是一种通过矫正工件几何形状来减小焊接后的变形的方法。矫正法适用于薄板焊接中各种形状不规则、厚度较薄且尺寸较大的工件。控制和矫正薄板焊接过程中的变形是一项非常重要的任务，需要采用多种方法进行控制和矫正。不同方法适用于不同情况，需要根据实际情况选择合适的方法。

1.薄板焊接变形产生原因

薄板焊接变形产生的原因主要有以下几方面：（1）焊接工艺参数不合理。在薄板焊接过程中，若焊条直径较小，会导致焊缝金属收缩幅度较大，造成焊缝金属膨胀，进而产生塑性变形；若焊条直径较大，会导致焊缝金属收缩幅度较小，进而产生塑性变形。（2）在薄板焊接过程中，若焊条和母材的热物理性能存在差异性，则会导致焊缝金属收缩不均匀。若焊接材料中含有较多的碳元素、硫元素等杂质元素，则会导致焊接材料受热不均匀，进而导致焊缝金属收缩不均匀。若焊接时温度过高、湿度过大或环境温度过低等情况均会影响薄板的变形程度。（3）结构设计不合理。在薄板焊接过程中结构设计不合理也会导致薄板变形。当结构设计中存在较大的空间空隙时，会导致焊缝金属收缩不均匀。若焊缝金属收缩不均匀且其收缩速度大于母材收缩速度时则会造成焊接变形。另外，在结构设计中存在较大的间隙也会导致薄板变形。

2.焊接变形控制措施

在薄板焊接过程中，为防止变形，通常采用以下几种措施：（1）尽量减少焊缝数量，减小焊缝长度；（2）选择合理的焊接工艺，例如对称焊接、分段焊接等；（3）使用反变形法，即在焊接过程中先进行小范围的焊缝，然后对大范围焊缝进行焊接，从而减少大范围焊缝所产生的收缩应力。在薄板焊接过程中，为防止焊接变形，应根据薄板的尺寸大小选择合适的焊条及焊丝；为减少焊件温度梯度造成的变形，可采用反变形法；在对薄板进行焊接时，要尽量采用对称焊接、分段焊接等方式。在对薄板进行焊接时，为减少焊缝收缩应力及变形，可在薄板焊缝两侧涂抹石蜡等润滑剂，减小焊件之间的摩擦应力；为减少因受热而产生的热应力及变形，应避免将薄板直接放置在热源附近；在薄板焊缝位置处涂抹石蜡等润滑剂；在对薄板进行焊接时应尽量采用小电流、短时间、慢速度等方法。

3.矫正方法

一般情况下，焊接变形矫正方法有三种：反变形法、刚性固定法和加热矫正法。反变形法是通过反方向的外力作用，来抵消焊接时产生的热应力，使焊接应力得以释放，从而达到减少焊接变形的目的。具体做法是将工件在焊缝中心部位固定，通过增加其外力作用，使焊件产生纵向收缩变形；利用加热矫正法，将工件加热到其不能承受的高温状态，从而使焊接应力得以释放，达到矫正的目的。在薄板焊接过程中采用反变形法矫正变形时要注意以下几点：（1）选择合理的反变形方向。反变形方向一般可以根据焊缝形状、板厚大小和材料的性质等进行确定。通常情况下，对于较厚的金属板或较大的焊缝，通常采用横向反变形法矫正，而对于较薄的金属板或小焊缝则采用纵向反变形法矫正。当厚度不大时，可以将钢板纵向分成几块后进行焊接；当厚度较大时则可以将钢板纵向分成几块后进行焊接。（2）在保证焊接质量和焊缝强度的前提下尽量减少焊缝数量。为了减少焊缝数量，在焊接过程中要合理选择焊接顺序、焊接方向、焊后冷却时间等因素。（3）采用小直径焊丝。通常情况下，采用较细的焊丝进行焊接时会增加对焊缝两侧热输入的控制难度，从而使焊件产生较大的热应力和塑性应变。因此可以考虑采用小直径焊丝进行焊接。（4）采用局部加热矫正法。在焊接过程中使用局部加热矫正法时要注意选择合理的加热温度和加热时间。在使用局部加热矫正法时需要注意以下几点：①加热温度不能过高，以免烧伤母材；②使用局部加热矫正法时要选择合适的辅助热源；③在使用局部加热矫正法时要注意将工件置于热源中间位置进行受热，防止工件被烫伤；④在使用局部加热矫正法时要注意对工件进行固定，防止发生变形；⑤在使用局部加热矫正法时要注意控制好温度。

4.薄板焊接矫正注意事项

（1）采用机械矫正时，应使金属板材在均匀受力情况下进行矫正。当一块金属板材变形较大时，应该进行多次矫正。（2）采用化学矫正时，应在薄板局部位置施加压力，使金属板材发生塑性变形，但应避免施加压力过大。此外，还要防止金属板材在外力作用下发生破裂，防止产生裂纹。（3）采用热矫正时，应保证矫正点位置准确，避免产生不均匀变形。如果矫正点位置错误，可能会导致矫正后出现新的变形。（4）采用机械矫正时，应保证矫正点与焊件接触良好。如果焊接工件与矫正点接触不良，将会导致矫正力难以达到预定值。（5）在矫正薄板焊接变形时，应尽量减少焊接应力对板材的影响，并采取措施防止焊接应力对薄板产生过大影响。例如，在焊接过程中要避免采用较大的电流、电压和焊丝直径，以降低焊接应力对薄板变形的影响。（6）在矫正薄板焊接变形时应注意环境温度变化对矫正效果的影响。当环境温度较低时，焊接变形量将会增大；当环境温度较高时，焊接变形量将会减小。

结束语:

综上所述，薄板焊接变形是一个普遍存在的问题，不仅影响焊接质量和生产效率，而且对建筑结构的安全性也造成了一定的影响。为了解决这一问题，需要采取一系列有效的控制和矫正措施。在实践中，可以通过采用合理的焊接工艺、选择合适的焊接材料和采取合理的矫正方法等方式来控制和矫正薄板焊接变形。此外，还需要注意焊接过程中的热影响，避免温度过高或过低导致变形。只有通过不断地研究和实践，才能更好地解决薄板焊接变形问题，提高焊接质量和生产效率。

参考文献:

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